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비행선의 변신은 무죄!… 화물선에서 초호화 호텔까지

[한국항공우주연구원의 푸른하늘]
단순한 비행기는 가라! 대형 화물칸에서 럭셔리한 객실까지 갖추고 첨단기술의 힘을 빌린 미래형 비행선들이 새로운 항공기 모델로 떠오르고 있다. 사실 비행선의 등장은 새로울 것이 없다. 비행기의 등장보다 앞선 19세기 후반 바람을 이용해 이동할 수 있는 비행선이 개발됐고 1900년 독일의 퇴역 군인 페르디난트 폰 체펠린이 실용성능을 갖춘 경식비행선을 선보였다. 이후 비행선은 관광은 물론 화물 운송, 관측 등의 용도로 널리 이용됐다.

비행선의 아이디어는 하늘에 둥둥 떠 있는 ‘기구’에서 시작됐다. 기구의 원리는 커다란 주머니 속에 기체를 가득 채우고 가열해 그 부력으로 공중에 띄우는 것이다. 기구에서 발전한 형태인 비행선은 선체에 공기보다 가벼운 수소나 헬륨 등을 채워 넣고, 엔진이나 프로펠러 등의 추진 장치를 달아 원하는 곳으로 이동할 수 있게 만든 항공기다.

 

 






선체는 공기저항을 줄이기 위해 유선형으로 만드는 데 이 점은 비행기와 비슷하다. 하지만 정지하고 있어도 기체의 부력으로 공중에 떠 있을 수 있다는 점, 비행기보다 낮은 고도에서 비행이 가능해 관광에 적합하다는 등이 비행선의 장점이다. 이러한 장점에도 불구하고 1937년 독일 힌덴부르크 비행선이 폭발하면서 비행선은 점차 자취를 감추게 됐다.

하지만 최근 들어 여러 국가에서 다양한 미래형 비행선을 준비하고 있다. 비행기보다 화석연료 사용이 적어 친환경적이며, 첨단기술을 활용해 다양한 용도로 제작이 가능하기 때문에 미래형 항공기로 주목받고 있다.




“대량 화물 운송도 척척”


항공기와 비행선의 장점을 융합시킨 ‘다이너리프터(Dynalifter)’는 대표적인 화물 비행선이다. 현재 미국 오하이오 에어쉽사(社)가 준비 중인 이 비행선은 선체 앞면과 중앙 날개에 달린 총 8개의 프로펠러를 이용해 하늘을 난다. 기체의 부력만으로 공중에 뜨는 비행선과 조금 다른 셈이다.

유선형 모양으로 생긴 다이너리프터에도 헬륨가스는 채워져 있는데, 이는 선체가 상승하는 데 힘을 보태주는 역할을 한다. 따라서 프로펠러만 사용할 때와 비교해 약 20%의 힘만 들이면 떠오를 수 있다. 연료 사용량을 비행기의 1/3 수준으로 줄일 수 있다.

다이너리프터의 최대 속도는 시속 128㎞로, 항공기보다는 느리지만 선박보다는 3배 이상 빠르다. 이러한 장점은 도로 사정이 좋지 않아 육상으로 화물을 운송하기 힘든 곳에서 효과를 발휘할 것으로 기대된다. 오하이오 에어쉽은 올 초부터 시험비행을 진행하고 있으며, 올해 안에 22톤의 화물을 나를 수 있는 모델을 선보일 예정이다.







다양한 비행선의 모습 1번: 다이너리프터 : 2번 : 로코모스카이너, 3번 : 맨드 클라우드 4번 : 에어로스크래프트

마치 UFO를 본뜬 듯한 비행선도 있다. ‘로코모스카이너(Locomoskayner)’라 불리는 이 비행선은 러시아의 모스크바국립항공대학(MAI)과 비행선 전문 제작업체 로코모스카이(Locomosky)사(社)가 개발해 지난 3월 초 시험비행에 들어갔다. 로코모스카이너의 작동 원리는 일반 비행선보다는 기구에 더 가깝다. 선체 내의 기체를 가열해 부양력을 얻기 때문이다. 여기에 선체 주위에 달려 있는 4개의 모터를 가동시켜 추진력을 얻는다. 일반 비행선과는 다른 선체는 비행의 안정성을 확보하고 연료 효율을 극대화할 수 있도록 UFO 모양으로 설계해 장거리 비행에 적합하다.

최고속도는 시속 11㎞이고, 최대 600톤의 화물을 실을 수 있다. 한 번 연료를 주입하면 최대 3,000㎞까지 비행할 수 있어, 다량의 화물을 장거리로 운송하는 데 효과적이다. 특히 로코모스카이 측은 북극이나 극동지역을 개발하기 위해 이 비행선을 설계했는데, 석유 시추, 산불 진화, 해상기지 건설, 물자 수송 등에 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.



 


“하늘 위를 떠다니는 초호화 호텔”


하늘 위에 초호화 호텔이 떠다닌다면? 이러한 꿈 같은 상상이 실현될 날도 머지않았다. 미국의 월드와이드 에어로스코퍼레이션사(社)가 개발한 ‘에어로스크래프트(Aeroscraft)’가 이르면 올해 안에 이 꿈을 실현시켜 줄 예정이다. 에어로스크래프트는 길이 197m, 최대 250명의 승객을 태울 수 있는 하늘 위의 ‘초호화 유람선’이다. 4,046㎡ 넓이에는 특급호텔 수준의 객실들은 물론 레스토랑, 바, 헬스클럽, 카지노 등이 자리한다.

이렇게 다양한 시설들을 비행선 내부에 꾸며놓기 위해 약 4만ℓ의 헬륨가스를 사용한다. 단, 헬륨은 전체 비행선 무게의 2/3에 대한 부양력을 제공하며, 나머지는 별도의 터보팬 제트엔진 6기에 의해 도움을 받는다. 앞으로 나아가는 추진력은 비행선 뒷면에 달린 거대한 프로펠러가 제공해 준다. 이 프로펠러는 수소연료전지와 같은 신재생에너지로 동력을 얻기 때문에 소음이 적고 친환경적이다.

이 비행선의 최고 속도는 시속 280㎞로, 미국 대륙을 횡단하는 데 18시간 정도 걸린다. 기존 제트 여객기보다 3배 정도 시간이 더 소요되지만, 제트 여객기보다 낮은 2,700m 정도의 높이에서 비행하기 때문에 여유롭게 지상의 경치를 감상할 수 있다.


 




또 다른 비행 호텔로는 ‘사람이 타고 다니는 구름’이라는 뜻을 가진 ‘맨드 클라우드(Manned Cloud)’가 있다. 프랑스 국립항공우주연구소(ONERA)와 유명 디자이너 장 마리 마소가 공동으로 개발 중인 이 비행선은 52만㎡ 넓이에 최대 60명을 태울 수 있다. 또한 60개의 객실과 레스토랑, 도서실, 헬스클럽, 스파 등이 들어설 예정이다.

이 비행선의 최고 속도는 시속 170㎞로, 6일이면 지구를 한 바퀴 돌 수 있다. 이처럼 일반 비행선보다 빠른 속력은 6개의 터보엔진과 첨단 공기역학적 설계 덕분이다. 또한 선체에는 얼음이 어는 것을 방지하는 장치도 설치돼 있어, 혹한 속 비행에도 끄떡없다. 이 같은 첨단시설을 기반으로 맨드 클라우드는 빠르면 오는 2020년경 선보일 예정이다.

이 밖에도 현재 다양한 비행선들이 설계 구상단계에 있다. 머지않은 미래에는 최첨단 비행선을 타고 여유롭게 세계 일주를 하는 것이 흔한 일이 되지 않을까.

 

 

 



유기현 동아사이언스 기자 nearblue@donga.com




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